Contrailuminación - Counter-illumination
La contrailuminación es un método de camuflaje activo que se observa en animales marinos como el calamar luciérnaga y el pez guardiamarina , y en prototipos militares, que produce luz para que coincida con sus fondos tanto en brillo como en longitud de onda.
Los animales marinos de la zona mesopelágica (media agua) tienden a aparecer oscuros contra la brillante superficie del agua cuando se ven desde abajo. Pueden camuflarse, a menudo de los depredadores pero también de sus presas, produciendo luz con fotóforos bioluminiscentes en sus superficies orientadas hacia abajo, reduciendo el contraste de sus siluetas contra el fondo. La luz puede ser producida por los propios animales o por bacterias simbióticas , a menudo Aliivibrio fischeri . La contrailuminación difiere del contrasombreado , que utiliza solo pigmentos como la melanina para reducir la aparición de sombras. Es uno de los tipos dominantes de camuflaje acuático , junto con la transparencia y el plateado . Los tres métodos hacen que los animales en aguas abiertas se parezcan a su entorno.
La contrailuminación no ha tenido un uso militar generalizado hasta ahora , pero durante la Segunda Guerra Mundial se probó en barcos en el proyecto de camuflaje de iluminación difusa canadiense y en aviones en el proyecto de luces estadounidense Yehudi .
En animales marinos
Mecanismo
Contrailuminación y sombreado
En el mar, la contrailuminación es uno de los tres métodos dominantes de camuflaje submarino , los otros dos son la transparencia y el plateado. Entre los animales marinos, especialmente los crustáceos , cefalópodos y peces , el camuflaje de contrailuminación ocurre cuando la luz bioluminiscente de los fotóforos en la superficie ventral de un organismo se empareja con la luz que irradia del medio ambiente. La bioluminiscencia se utiliza para oscurecer la silueta del organismo producida por la luz descendente. La contrailuminación difiere del contrasombreado , también utilizado por muchos animales marinos, que utiliza pigmentos para oscurecer la parte superior del cuerpo, mientras que la parte inferior es lo más clara posible con pigmento, a saber, blanco. El contrasombreado falla cuando la luz que cae sobre la parte inferior del animal es demasiado débil para que parezca tan brillante como el fondo. Esto ocurre comúnmente cuando el fondo es la superficie del océano relativamente brillante y el animal está nadando en las profundidades mesopelágicas del mar. La contrailuminación va más allá del sombreado, en realidad ilumina la parte inferior del cuerpo.
Fotóforos
La contrailuminación se basa en órganos que producen luz, fotóforos. Se trata de estructuras aproximadamente esféricas que aparecen como puntos luminosos en muchos animales marinos, incluidos peces y cefalópodos. El órgano puede ser simple o tan complejo como el ojo humano, equipado con lentes, obturadores, filtros de color y reflectores.
En el calamar bobtail hawaiano ( Euprymna scolopes ), la luz se produce en un órgano de luz grande y complejo de dos lóbulos dentro de la cavidad del manto del calamar. En la parte superior del órgano (lado dorsal) hay un reflector que dirige la luz hacia abajo. Debajo hay contenedores (criptas) revestidos con epitelio que contiene bacterias simbióticas productoras de luz. Debajo de ellos hay una especie de iris , que consta de ramas (divertículos) de su saco de tinta ; y debajo de eso hay una lente. Tanto el reflector como la lente se derivan del mesodermo . La luz se escapa del órgano hacia abajo, parte de ella viaja directamente y parte del reflector. Aproximadamente el 95% de las bacterias productoras de luz se eliminan al amanecer todas las mañanas; La población en el órgano de luz aumenta lentamente durante el día hasta un máximo de unas 10 12 bacterias al anochecer: esta especie se esconde en la arena lejos de los depredadores durante el día, y no intenta la contrailuminación durante la luz del día, lo que en cualquier caso caso requiere una luz mucho más brillante que su salida de órgano de luz. La luz emitida brilla a través de la piel del envés del calamar. Para reducir la producción de luz, el calamar puede cambiar la forma de su iris; también puede ajustar la fuerza de los filtros amarillos en su parte inferior, que presumiblemente cambian el equilibrio de las longitudes de onda emitidas. La producción de luz está correlacionada con la intensidad de la luz que fluye hacia abajo, pero aproximadamente un tercio de brillante; el calamar es capaz de seguir los cambios repetidos de brillo.
Coincidencia de intensidad de luz y longitud de onda
Por la noche, los organismos nocturnos hacen coincidir tanto la longitud de onda como la intensidad de la luz de su bioluminiscencia con la de la luz de la luna que fluye hacia abajo y la dirigen hacia abajo mientras nadan, para ayudarlos a pasar desapercibidos para los observadores de abajo.
En el calamar de pestañas ( Abralia veranyi ), especie que diariamente migra entre la superficie y las aguas profundas , un estudio mostró que la luz producida es más azul en aguas frías y más verde en aguas más cálidas, siendo la temperatura una guía del espectro de emisión requerido . El animal tiene más de 550 fotóforos en su parte inferior, que consisten en filas de cuatro a seis fotóforos grandes que recorren el cuerpo y muchos fotóforos más pequeños esparcidos por la superficie. En agua fría a 11 grados Celsius, los fotóforos del calamar produjeron un espectro simple (unimodal) con su pico en 490 nanómetros (azul-verde). En aguas más cálidas a 24 grados Celsius, el calamar agregó una emisión más débil (formando un hombro en el costado del pico principal) de alrededor de 440 nanómetros (azul), del mismo grupo de fotóforos. Otros grupos permanecieron sin iluminar: otras especies, y quizás A. veranyi de sus otros grupos de fotóforos, pueden producir un tercer componente espectral cuando sea necesario. Otro calamar, Abralia trigonura , es capaz de producir tres componentes espectrales: a 440 y a 536 nanómetros (verde), apareciendo a 25 grados Celsius, aparentemente de los mismos fotóforos; ya 470-480 nanómetros (azul-verde), fácilmente el componente más fuerte a 6 grados Celsius, aparentemente de un grupo diferente de fotóforos. Además, muchas especies pueden variar la luz que emiten pasándola a través de una selección de filtros de color.
El camuflaje de contrailuminación redujo a la mitad la depredación entre los individuos que lo empleaban en comparación con los que no lo empleaban en el pez guardiamarina Porichthys notatus .
Bioluminiscencia autógena o bacteriogénica
La bioluminiscencia utilizada para la contrailuminación puede ser autógena (producida por el propio animal, como en cefalópodos pelágicos como Vampyroteuthis , Stauroteuthis y pulpos pelágicos en los Bolitaenidae ) o bacteriogénica (producida por simbiontes bacterianos ). La bacteria luminiscente es a menudo Aliivibrio fischeri , como por ejemplo en el calamar bobtail hawaiano.
Objetivo
Escondiéndose de los depredadores
La reducción de la silueta es principalmente una defensa contra los depredadores para los organismos mesopelágicos (aguas intermedias). La reducción de la silueta de la luz descendente altamente direccional es importante, ya que no hay refugio en aguas abiertas y la depredación ocurre desde abajo. Muchos cefalópodos mesopelágicos, como el calamar luciérnaga ( Watasenia scintillans ), los crustáceos decápodos y los peces de las profundidades marinas, utilizan la contrailuminación; funciona mejor para ellos cuando los niveles de luz ambiental son bajos, dejando la luz difusa que cae desde arriba como la única fuente de luz. Algunos tiburones de aguas profundas, incluidos Dalatias licha , Etmopterus lucifer y Etmopterus granulosus , son bioluminiscentes, muy probablemente para camuflarse de los depredadores que atacan desde abajo.
Escondiéndose de la presa
Además de su eficacia como mecanismo de evitación de depredadores, la contrailuminación también sirve como una herramienta esencial para los propios depredadores. Algunas especies de tiburones, como el tiburón linterna de vientre aterciopelado de aguas profundas ( Etmopterus spinax ), utilizan la contrailuminación para permanecer ocultos de sus presas. Otros ejemplos bien estudiados incluyen el tiburón cortador de galletas ( Isistius brasiliensis ), el pez hacha marino y el calamar bobtail hawaiano. Más del 10% de las especies de tiburones pueden ser bioluminiscentes, aunque algunas, como los tiburones linterna, pueden usar la luz para señalizar y camuflarse.
Derrotando el camuflaje de contrailuminación
Un animal camuflado por contrailuminación no es completamente invisible. Un depredador podría resolver fotóforos individuales en la parte inferior de una presa camuflada, con una visión suficientemente aguda, o podría detectar la diferencia restante de brillo entre la presa y el fondo. Los depredadores con una agudeza visual de 0,11 grados (de arco) podrían detectar fotóforos individuales del pez linterna de Madeira Ceratoscopelus maderensis a una distancia de hasta 2 metros (2,2 yardas), y podrían ver el diseño general de los grupos de fotóforos con peor agudeza visual. Lo mismo se aplica también a A. veranyi , pero en gran parte fue delatado por sus aletas y tentáculos apagados, que aparecen oscuros contra el fondo desde una distancia de hasta 8 metros (8,7 yardas). De todos modos, el camuflaje de contrailuminación de estas especies es extremadamente efectivo, reduciendo radicalmente su detectabilidad.
Prototipos militares
El camuflaje activo en forma de contrailuminación rara vez se ha utilizado con fines militares, pero ha sido prototipado en camuflaje de barcos y aviones desde la Segunda Guerra Mundial en adelante.
Para barcos
El camuflaje de iluminación difusa , en el que la luz visible se proyecta en los costados de los barcos para que coincida con el tenue resplandor del cielo nocturno, fue probado por el Consejo Nacional de Investigación de Canadá desde 1941 en adelante, y luego por la Royal Navy , durante la Segunda Guerra Mundial. Unos 60 proyectores de luz se montaron alrededor del casco y en la superestructura de los barcos, como el puente y los embudos. En promedio, el sistema redujo la distancia a la que se podía ver un barco desde un submarino en la superficie en un 25% usando binoculares, o en un 33% a simple vista. El camuflaje funcionó mejor en noches despejadas sin luna: en una noche así en enero de 1942, el HMS Largs no se vio hasta que se cerró a 2.250 yardas (2.060 m) cuando estaba contrailuminado, pero fue visible a 5.250 yardas (4.800 m) sin luz, un Reducción del 57% en el alcance.
Para aviones
En 1916, la artista estadounidense Mary Taylor Brush experimentó con el camuflaje en un monoplano Morane-Borel usando bombillas alrededor del avión, y presentó una patente de 1917 que afirmaba que era "capaz de producir una máquina que es prácticamente invisible cuando está en el aire". El concepto no se desarrolló más durante la Primera Guerra Mundial .
El concepto de barco canadiense se probó en aviones estadounidenses, incluidos B-24 Liberators y TBM Avengers en el proyecto de luces Yehudi , a partir de 1943, utilizando lámparas que apuntan hacia adelante ajustadas automáticamente para igualar el brillo del cielo. El objetivo era permitir que un avión de búsqueda en el mar equipado con radar se acercara a un submarino en la superficie dentro de los 30 segundos de su llegada antes de ser visto, para permitir que el avión dejara caer sus cargas de profundidad antes de que el submarino pudiera sumergirse. No había suficiente energía eléctrica disponible para iluminar toda la superficie de la aeronave, y las lámparas exteriores en forma de camuflaje de iluminación difusa habrían interferido con el flujo de aire sobre la superficie de la aeronave, por lo que se eligió un sistema de lámparas que apuntan hacia adelante. Estos tenían un haz con un radio de 3 grados, por lo que los pilotos tenían que volar con el morro del avión apuntando directamente al enemigo. Con viento cruzado , esto requería una trayectoria de aproximación curva, en lugar de una trayectoria en línea recta con el morro apuntando contra el viento. En las pruebas realizadas en 1945, no se vio un Avenger contrailuminado hasta a 2,7 km (3000 yardas) de su objetivo, en comparación con 19 km (12 millas) para un avión sin camuflaje.
La idea fue revisada en 1973 cuando un F-4 Phantom fue equipado con luces de camuflaje en el proyecto "Compass Ghost".
Notas
Referencias
enlaces externos
- Scientific American: 10 criaturas bioluminiscentes
- Science Magazine: Bioluminiscencia en calamar mesopelágico
- Nova: Science Now: Glowing in the Dark ( luces del vientre del calamar Abralia veranyi )